Существует lib, названный jnotify, который переносит inotify на Linux и имеет также поддержку окон. Никогда не использовал его, и я не знаю, насколько хороший это, но это стоит попытки, которую я сказал бы.
cProfile работает только в рамках одного процесса, поэтому вы не сможете автоматически профилировать дочерний процесс.
Я бы рекомендовал вам настроить код дочернего процесса, чтобы вы могли вызывать его отдельно как единый процесс. Затем запустите его под профилировщиком. Вероятно, вам не нужно запускать в системе несколько процессов во время профилирования, и это упростит задачу, если будет запущен только один дочерний элемент.